研究方向
研究簡介
研究方向
   硬質薄膜
   透明導電膜
   其他功能性薄膜
   CIGS太陽能電池
   燃料電池
   鋰電池
   銀合金
   生質碳
研究計畫
銀合金 

積體電路的晶片,必須藉由電路上之輸入和輸出電極與其他晶片以及電子系統作訊號溝通與傳輸,如此才能發揮電子產品的功能,微電子構裝技術就是將各種電子零件,例如:電晶體、二極體,電容器和電阻,進行導線連接的一門學問,晶片、載板間的互連,提供訊號與電源的分配,最普遍使用的連接技術就是打線,純金線的打線技術1957年自美國貝爾實驗室開始發展迄今已超過半個世紀,近年來因金價的大幅提升使封裝廠開始找尋替代性材料,價格便宜、導電性良好且同樣具有面心立方晶體結構的銅線,然而銅線天生容易氧化,因此降低了封裝產品的可靠度,針對銅線容易氧化的問題,已經有相關研究提出,使用銅線鍍金、鈀或鉑等貴金屬來克服,但在打線接合的結球過程,表面的鍍層會融入銅焊球之中,在界面焊接的部分仍容易受到水氣的影響進而腐蝕,因此封裝廠開始往銅金等不同配比的合金線作嘗試,另一方面,也開始嘗試以純銀線來取代金線作為封裝的打線材料,由於銀線在金屬中具有最佳的導電性外,相對於金線的價格便宜又不似於銅線的容易腐蝕,然而在應用的過程同樣有遭遇一些困難,銀線在大氣中雖不易氧化卻容易硫化,與鋁墊的界面反應所形成之介金屬化合物,不如金鋁的介金屬化合物區域來的厚與均勻,因此銀線的應用亦朝往合金化的方向設計,藉由微量添加其他元素來改善本身材料的特性,例如:在純銀合金線中添加微量的鈀被證實有助於線材抗氧化、硫化和電遷移的能力外,鈀元素的添加也有助於銀鋁介金屬層的生成,加上微量添加鈀元素的銀合金線在成本上仍低於純金線,目前封裝廠中仍以金與銅線為主要的打線封裝材料,因此銀合金線用於取代傳統封裝用線材具有極大的發展潛力。

1. 特殊晶粒組織銀合金線之微結構研究

最近由國內樂金公司(Wire Technology Co., LTD.)成功發展一種具特殊晶粒組織的銀合金線,這樣特殊晶粒組織分布有助於合金線相較於純金線具有更高的降伏強度卻同時具有更高的延展性表現,這是由於經過特殊雙經退火處理的合金線具有較高比例的雙晶以及較小的晶粒,除此之外,(a)圖為經過特殊晶粒組織處理的銀合金線,而(b)圖為傳統的銀合金線,TEM明視野的圖可以發現傳統的銀合金線具有較為筆直的雙晶晶界,而經過特殊晶粒組織處理的銀合金線則具有較為鋸齒狀的雙晶晶界,這指出有經過處理後的合金線會形成較多的不契合的雙晶晶界(incoherent twin boundaries),除此之外,差排的分布在這兩種合金中具有截然不同的幾何形貌,在傳統的銀合金線中呈現較為筆直差排線型式,而經過特殊晶粒組織處理的合金線則具有短而彎曲的差排線,圖(c)和(d)分別為圖(a)之R1區域的暗視野影像及其擇區繞射圖,由SAD繞射圖可以發現,這個晶粒的成長方位延著[110]的方向,同時可以發現此晶粒具有(-111)的雙晶平面和雙晶點。在FCC晶體中,雙晶點沿著(-111)平面鏡像對稱出現在相對應的繞射點。

2. 特殊晶粒組織銀合金線在IC與LED封裝打線之界面反應研究

將此樂金所生產之合金線應用於封裝產品後,再利用聚焦離子束(Focused ion beam)切出銀合金線與鋁墊交界的區域,藉此探討銀合金線與鋁墊間的界面反應,由研究的初步成果可以發現,在as-bond的封裝條件下界面生成一均勻的界金屬化合物(Intermetallic compound),而此層呈現富Pd與貧Pd的雙層結構,且皆屬於FCC結構。